Modeling evaluation of the transfer of three metals Zn, Pb and Cd in a carbonated fluvio-glacial deposit
Modélisation du transfert de trois métaux Zn, Pb et Cd dans un dépôt fluvio-glaciaire carbonaté
Résumé
This study can be categorized within the general framework of understanding pollutant transfer mechanisms at the bottom of a stormwater infiltration basin; more specifically, it focuses on the transfer of three heavy metals (zinc, lead and cadmium) in a fluvio-glacial deposit used as a support for various infiltration basins in the Lyon metropolitan area. The approach adopted relies on previous experimental studies and involves characterizing the retention and transfer of these three metals in the deposit, under both static conditions (closed reactor tests) and dynamic conditions (laboratory columns). A rigorous analysis of experimental results as well as a microanalysis enable proposing a set of retention mechanisms specific to the material matrix under study. Numerical modeling coupled with the calibration of high-quality experimental data have led to validating the suggested reaction mechanisms. From a purely scientific and methodological standpoint, this study illustrates the benefit of associating a detailed observation stage at a small scale (i.e. microanalysis) with numerical modeling techniques in order to fully understand reactive transfers taking place within porous media.
Cette étude s’inscrit dans le contexte général de la compréhension du transfert de polluants en fond de bassin d’infiltration d’eaux pluviales. Elle porte en particulier sur le transfert de trois métaux lourds (zinc, plomb et cadmium) dans un dépôt fluvio-glaciaire servant de support à divers bassins d’infiltrations en région lyonnaise. Elle repose sur des études expérimentales précédentes, de caractérisation de la rétention et du transfert des trois métaux (zinc, plomb et cadmium) dans le dépôt, en conditions statiques (essais en réacteur fermés) et dynamiques (colonnes de laboratoire). Une analyse poussée des résultats expérimentaux et la microanalyse ont permis de proposer les mécanismes de rétention spécifiques. La modélisation numérique et l’ajustement aux données expérimentales de très bonne qualité ont permis de valider les mécanismes réactionnels proposés. D’un point de vue scientifique et méthodologique, cette étude illustre l’intérêt d’associer une étape d’observation fine à petite échelle (microanalyse) à la modélisation numérique pour aboutir à la compréhension du transfert réactif en milieux poreux à macro-échelle.
Mots clés
- Porous Media
- Small scale
- Closed reactor
- Dynamic condition
- Experimental data
- Experimental studies
- Glacial deposits
- High quality
- Infiltration basins
- Laboratory columns
- matrix
- Metropolitan area
- Numerical modeling
- Cadmium
- Lead
- Zinc
- Soil mechanics
- Seepage
- Porous materials
- Numerical methods
- Microanalysis
- Reaction mechanism
- Glacial geology
- Deposits
- Transfer mechanisms
- Stormwater infiltration basins
- Static conditions
- Rigorous analysis
- Retention mechanism
Domaines
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